細胞中的代謝三光合作用教案

1、適用學(xué)科高中生物適用年級高一適用區(qū)域人教版區(qū)域課時時長（分鐘）2課時知識點1.綠葉中色素的種類和作用。2.葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能。3.實驗“綠葉中色素的提取與分離”的過程及原理。教學(xué)目標(biāo)1.說出綠葉中色素的種類和作用。2.說出葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能。教學(xué)重點綠葉中色素的種類和作用。教學(xué)難點實驗“綠葉中色素的提取與分離”的過程及原理。教學(xué)過程一、導(dǎo)入使用建議：教材以“問題探討”的蔬菜大棚中為提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)而使用不同顏色的光來進行情境創(chuàng)設(shè)，特別是紅光或藍光的作用導(dǎo)入本講內(nèi)容的學(xué)習(xí)，既結(jié)合了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，又緊扣“能量之源光與光合作用”的課題。有些蔬菜大棚內(nèi)懸掛發(fā)紅色或藍色光的燈管，并且在白天也開燈。為何蔬菜

2、大棚采用的日光燈不是綠色的？（與物理知識中光的組成和波長聯(lián)系）二、知識講解考點1 綠葉中色素的種類和作用使用建議：本講內(nèi)容從“捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)”開始，在學(xué)生已有的知識基礎(chǔ)上幫助學(xué)生構(gòu)建內(nèi)涵更豐富的光合作用的概念。通過實驗“綠葉中色素的提取和分離”介紹綠葉中色素的種類和作用。一、實驗：綠葉中色素的提取和分離實驗原理：提取原理綠葉中的色素能溶解在有機溶劑無水乙醇中，不溶于水。分離原理綠葉中的各種色素在層析液中的溶解度不同，隨層析液在濾紙上的擴散速度不同。溶解度高的隨層析液在濾紙上的擴散速度快，反之則慢。實驗過程：提取SiO2有助于研磨充分；CaCO3可防止研磨中色素被破壞。實驗結(jié)果：觀察到濾紙

3、條上出現(xiàn)四條色素帶，濾紙條劃線遠端到近端依次是：橙色黃色藍綠色黃綠色（對應(yīng)色素：胡-黃-a-b）。結(jié) 論：綠葉中的色素有4種。注意事項：將濾紙條的一端剪去兩角（防止邊緣效應(yīng)），并在這一端1cm處用鉛筆畫一條橫線。 在鉛筆劃線處用色素濾液畫細線，每一次干燥后重復(fù)劃線。 色素濾液細線不要浸入到層析液中，應(yīng)高出層析液；濾紙條剪去兩角的一端也不要全部浸入層析液中，稍微高出層析液。光合色素提取和分離圖示： 二、綠葉中的色素的種類及作用綠葉中的色素葉綠素（含量約占3/4）葉綠素a（藍綠色）主要吸收藍紫光和紅光葉綠素b（黃綠色）類胡蘿卜素（含量約占1/4）葉黃素（黃色）主要吸收藍紫光胡蘿卜素（橙黃色）注：因

4、為葉綠素對綠光吸收最少，綠光被反射出來，所以葉片呈現(xiàn)綠色。 將提取的色素液放在光源和分光棱鏡之間可以發(fā)現(xiàn)在紅光和藍紫光部分呈現(xiàn)暗帶，說明這部分波長的光被色素吸收。 秋天樹葉變黃，是因為葉綠素在低溫環(huán)境下不穩(wěn)定，易分解，類胡蘿卜素的顏色顯現(xiàn)出黃色，使葉片變黃；但是，楓葉秋天變紅，是因為楓葉葉肉細胞中含有某些糖類有機物，低溫后轉(zhuǎn)化成花青素，使葉片變紅。考點2 葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能使用建議：將恩格爾曼德實驗介紹給學(xué)生，讓學(xué)生討論恩格爾曼的兩個巧妙的實驗說明了什么問題，然后讓學(xué)生認識葉綠體的基本結(jié)構(gòu)以及這種結(jié)構(gòu)適于分布色素和多種酶的特點。1.恩格爾曼實驗一：1880年，德國科學(xué)家恩格爾曼把載有水綿和好氧

5、細菌的臨時裝片放在沒有空氣的黑暗環(huán)境中，然后用極細的光束照射水綿。他發(fā)現(xiàn)細菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中；如果臨時裝片暴露在光下，細菌則分布在葉綠體所有受光的部位。 實驗結(jié)論：氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物光合作用的場所。2.恩格爾曼實驗二：用透過三棱鏡的光照射水綿的臨時裝片，發(fā)現(xiàn)大量的好養(yǎng)細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域。實驗結(jié)論：葉綠體表面分布著許多吸收光能的色素分子，這些色素主要吸收藍紫光和紅光。3.葉綠體的結(jié)構(gòu)與功能： 功能：葉綠體是光合作用的主要場所；類囊體薄膜是光反應(yīng)的主要場所，葉綠體基質(zhì)是暗反應(yīng)的主要場所。 葉綠體的結(jié)構(gòu)葉綠體外膜葉綠體內(nèi)膜葉綠體基質(zhì)基粒（整體為類囊體薄膜

6、）注：吸收光能的四種色素，就分布在類囊體薄膜上。三 、例題精析使用建議：此處內(nèi)容主要用于教師課堂的精講，每個題目結(jié)合試題本身、答案和解析部分，覆蓋基礎(chǔ)、鞏固和拔高三個例題。例題1關(guān)于葉綠素的敘述，錯誤的是（）A.葉綠素 a 和葉綠素 b 都含有鎂元素B.被葉綠素吸收的光可用于光合作用C.葉綠素 a 和葉綠素 b 在紅光區(qū)的吸收峰值不同D.植物呈現(xiàn)綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光【答案】D【解析】葉綠素中心元素是鎂離子，A正確；色素的作用是吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能，進行光合作用，B正確；葉綠素a比葉綠素b在紅光區(qū)的吸收峰值高，C 正確；植物主要的吸收峰在藍紫光區(qū)和紅光區(qū)，綠光吸收最少，反射多，所以葉

7、片呈現(xiàn)綠色，D 錯誤。例題2氮、磷、鎂3種元素中。（1）構(gòu)成生命活動所需直接能源物質(zhì)的元素是 ，構(gòu)成細胞膜的元素是 。（2）缺鎂時植物葉片發(fā)黃，其原因是 。（3）在提取葉綠體色素的過程中，研磨葉片時通常需加少量二氧化硅、碳酸鈣及適量丙酮，二氧化硅的作用是 ；碳酸鈣的作用 ；丙酮的作用是 。（4）光反應(yīng)中能把光能轉(zhuǎn)換成電能的葉綠素是少數(shù)處于特殊狀態(tài)的 。【答案】（1）氮、磷 氮、磷（2）鎂是葉綠素的組成成分，缺鎂導(dǎo)致葉綠素合成受阻（其他合理答案也給分）（3）有助于磨碎植物細胞 防止研磨過程中葉綠體色素被破壞 色素的提取溶劑（其他合理答案也給分） （4）葉綠素a【解析】（1）直接能源物質(zhì)是ATP，

8、含有C H O N P；細胞膜也含有這五種元素。（2）缺鎂葉綠素不能合成，葉片顯示類胡蘿卜素的顏色。例題3下列有關(guān)“提取和分離葉綠體色素”實驗的敘述正確的是（ ）A.加入碳酸鈣防止濾液揮發(fā)B.用50%的酒精溶液提取葉片中的色素C.用無水乙醇或丙酮分離濾液中的色素D.加入二氧化硅（石英砂）有利于充分研磨【答案】D【解析】色素的提取實驗中加入二氧化硅（石英砂）的作用是使得研磨更充分，加入碳酸鈣的作用為保護色素不被破壞；用無水乙醇或丙酮等有機溶劑提取色素，用石油醚、苯、丙酮的混合液進行紙層析分離色素。例題4下列哪組是影響葉綠體色素分離效果的關(guān)鍵（ ）選取植物研磨過濾畫濾液細線 層析時不要讓濾液細線觸

9、及層析液觀察色素帶A. B. C. D.【答案】A【解析】題干強調(diào)的是“分離”效果；過濾及觀察色素帶對實驗效果的影響不大。例題5如圖為在“提取和分離葉綠體色素”實驗中得到的濾紙條色素帶，以下說法正確的是（ ）A. a位置為葉綠素aB. 若用衰老的黃葉，則c、d顯現(xiàn)不明顯C. c位置色素溶解度最大D. 若濾液細線接觸層析液，則c、d色素帶會消失【答案】B【解析】分離色素原理：各色素隨層析液在濾紙上擴散速度不同，從而分離色素。溶解度大，擴散速度快；溶解度小，擴散速度慢。c位置色素含量最多，則色素帶最寬；a位置溶解度最大，擴散速度最快。若用衰老的黃葉,則葉綠素a和葉綠素b含量極少，所以c、d顯現(xiàn)不明

10、顯；若濾液細線接觸層析液，則4條色素帶均不會出現(xiàn)。四 、課堂運用使用建議：在對課堂知識講解完，把握了重點突破了難點以及練習(xí)精講了之后，再用練習(xí)馬上進行課堂檢測，根據(jù)學(xué)生情況建議分3個難度層次：易，中，難。基礎(chǔ)1. 如圖為用分光光度計測定葉片中兩類色素吸收不同波長光波的曲線圖，請判定A和B分別為何種色素（ ）A.葉綠素、類胡蘿卜素B.類胡蘿卜素、葉綠素C.葉黃素、葉綠素aD.葉綠素a、葉綠素b【答案】A【解析】根據(jù)圖中吸收波峰分析色素A吸收紅光和藍紫光，表示葉綠素；色素B吸收波峰只有藍紫光，則表示類胡蘿卜素。2. 陽光通過三棱鏡能顯示出七種顏色的連續(xù)光譜。如將一瓶葉綠素提取液放在自然光和三棱鏡之

11、間，連續(xù)光譜中就會出現(xiàn)一些黑色條帶，這些條帶應(yīng)位于（ ）A.綠光區(qū) B.紅光區(qū)和綠光區(qū)C.藍紫光區(qū)和綠光區(qū) D.紅光區(qū)和藍紫光區(qū)【答案】D【解析】葉綠素包括葉綠素a、葉綠素b，其主要吸收藍紫光和紅光；所以自然光通過葉綠素后，紅光、藍紫光被大量吸收，不能透射而形成黑色條帶。3. 下列有關(guān)葉綠體的說法正確的是（ ）A.葉綠體增大膜面積的方式與線粒體相同B.葉綠體中的色素都分布在類囊體薄膜上，酶都分布在基質(zhì)中C.葉綠體產(chǎn)生的O2除供自身利用外，還可被線粒體利用D.線粒體產(chǎn)生的CO2被葉綠體利用至少需穿過4層磷脂雙分子層【答案】D【解析】葉綠體內(nèi)的類囊體堆疊形成基粒，擴大了細胞內(nèi)的膜面積，這與線粒體不

12、同。葉綠體中的色素都分布在類囊體薄膜上；酶在類囊體薄膜和葉綠體基質(zhì)中都有分布。光合作用不消耗氧氣,葉綠體產(chǎn)生的O2可被有氧呼吸第三階段利用，剩余的O2釋放到周圍環(huán)境中。線粒體產(chǎn)生的CO2被同一細胞的葉綠體利用時需穿過2層線粒體膜和2層葉綠體膜共4層磷脂雙分子層。鞏固1. 葉綠體是植物進行光合作用的細胞器，下列關(guān)于葉綠體及色素的敘述錯誤的是（ ）A.植物細胞都有葉綠體，葉綠素普遍分布于植物的每個細胞中B.與光合作用有關(guān)的酶分布于類囊體和基質(zhì)中C.葉綠體內(nèi)有許多類囊體，極大地擴大了受光面積D.葉綠體中的色素分布于類囊體上，且都能吸收藍紫光【答案】A【解析】植物的根尖細胞沒有葉綠體，因此植物的根尖細

13、胞中沒有葉綠素分布。2. 如圖是新鮮綠葉的四種光合色素在濾紙上分離的情況，以下說法不正確的是（ ）A.葉綠體中甲、乙、丙、丁四種色素都分布在類囊體薄膜上B.衰老葉片中甲、乙兩種色素的含量顯著減少C.甲、乙、丙、丁四種色素均可溶于有機溶劑D.乙色素在層析液中的溶解度最高【答案】D【解析】甲、乙、丙、丁四種色素依次是葉綠素b、葉綠素a、葉黃素、胡蘿卜素。四種色素均分布在類囊體薄膜上，均溶于有機溶劑，衰老葉片中葉綠素含量明顯減少。丁色素在層析液中的溶解度最大。3. 請回答下列有關(guān)高中生物學(xué)實驗的相關(guān)問題。（1）葉綠體中色素主要分布于 。 （2）提取葉綠體色素常用的提取液是 。研磨中為保護色

14、素不被破壞，需要添加 ；為使研磨更加充分，需要添加 。 （3）在層析液中的溶解度最低，擴散速度最慢的色素是 。胡蘿卜素主要吸收 色的光。 （4）在葉綠體中色素提取和分離實驗中，特別要注意不能讓層析液沒及濾液細線，其原因是 。 【答案】（1）類囊體薄膜（2）無水乙醇碳酸鈣二氧化硅（3）葉綠素b藍紫（4）色素被層析液溶解不能向上擴散【解析】（1）葉綠體中色素主要分布于類囊體薄膜上；（2）提取葉綠體色素常用的提取液是無水乙醇。研磨中為保護色素不被破壞，需要添加碳酸鈣；為使研磨更加充分，需要添加二氧化硅；（3）葉綠素b在層析液中的溶解度最低，擴散速度最慢。胡蘿卜素主要吸收

15、藍紫光；（4）若層析液沒及濾液細線，則色素被層析液溶解，不能向上擴散。拔高1. 某科研人員為了研究石油醚、苯、丙酮在分離色素中的各自功能，分別用標(biāo)準(zhǔn)層析液(石油醚丙酮苯=2021)、石油醚、苯、丙酮等4種液體來分離菠菜葉中的葉綠體色素。分離時間為140秒，實驗結(jié)果如圖所示。下列分析有誤的是（ ）A.標(biāo)準(zhǔn)層析液組為對照組，其他三組為實驗組B.層析液中石油醚的功能是分離菠菜葉中的胡蘿卜素C.層析液中丙酮的功能是分離菠菜葉中的葉黃素D.層析液中苯的功能是分離菠菜葉中的葉綠素a和葉綠素b【答案】C【解析】與對照組相比,使用丙酮的實驗組四種色素在層析液中幾乎沒有分離開來,說明丙酮可以溶解色素,但是不能分

16、離色素。2. 如圖表示某生物興趣小組利用韭菜宿根進行的實驗流程，相關(guān)敘述錯誤的是（ ）A.紙層析法分離色素的原理是不同色素在層析液中溶解度不同B.兩組實驗的結(jié)果中共有色素帶的顏色是黃色和橙黃色C.兩組實驗的結(jié)果中吸收光譜最明顯的差異出現(xiàn)在藍紫光區(qū)域D.在做提取韭黃色素的實驗時,不加碳酸鈣對濾液顏色的影響不大【答案】C【解析】紙層析法分離色素的原理是不同色素在層析液中溶解度不同，溶解度大的隨層析液在濾紙上的擴散速度快。避光生長的韭黃只含有兩種色素：胡蘿卜素、葉黃素；葉綠素a和葉綠素b主要吸收紅光和藍紫光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光，故兩組實驗的結(jié)果中吸收光譜最明顯的差異出現(xiàn)在紅光區(qū)域；研磨時

17、加碳酸鈣主要是防止葉綠素分子被破壞，韭黃中不含葉綠素，不加碳酸鈣對濾液顏色的影響不大。3. 關(guān)于提取和分離葉綠體色素實驗：（1）某同學(xué)在做“提取和分離葉綠體色素”實驗時，操作情況如下表述：將5g新鮮完整的菠菜葉，放在研缽中，加入適宜無水乙醇、二氧化硅、碳酸鈣以后，迅速研磨。用毛細吸管吸取少量濾液，沿濾紙上的鉛筆線處小心均勻地畫出一條濾液細線，并連續(xù)迅速地重復(fù)畫23次。把畫好細線的濾紙條插入層析液中，并不斷搖晃，以求加快色素在濾紙條上的擴散。實驗結(jié)果失敗,請指出其錯誤并改正:（2）某興趣小組同學(xué)想探究蔬菜不同葉片在葉綠素含量上的區(qū)別，選擇了新鮮菠菜的“綠葉”“嫩黃葉”做“提取和分離葉綠體色素”實

18、驗，色素層析結(jié)果如圖，請根據(jù)實驗結(jié)果回答：綠葉組的濾紙條是 (填字母),判斷依據(jù)是  。嫩黃葉的濾紙條是(填字母),判斷依據(jù)是  。【答案】（1）不應(yīng)該用完整葉片而應(yīng)剪碎不應(yīng)該連續(xù)迅速重復(fù)畫線，而應(yīng)待濾液細線干燥后再重復(fù)畫線不應(yīng)該搖晃，以免層析液沒及濾液細線（2）A葉綠素a帶和葉綠素b帶較寬B葉綠素a帶和葉綠素b帶較窄【解析】（1）選擇新鮮的實驗材料，葉片應(yīng)剪碎，畫濾液細線要求細、齊、直，并且等上次畫線干燥后再畫線；在層析時，不能搖晃，以防止層析液沒及濾液細線。（2）綠葉組中應(yīng)含有較多的葉綠素，嫩黃葉組中應(yīng)含有相對較多的類胡蘿卜素。五 、課堂小結(jié)使用建議：教師對本節(jié)課應(yīng)掌握

19、的知識作一個小結(jié)，強調(diào)本講的重點內(nèi)容。1.捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)2.實驗“綠葉中色素的提取與分離”的過程及原理3.綠葉中色素的種類和作用4.恩格爾曼實驗得出的結(jié)論六、課后練習(xí)使用建議：講解完本章的知識點，布置課后作業(yè)，讓學(xué)生鞏固知識，建議也分三個層次，每個層次3-5題基礎(chǔ)1. 紅楓是一種木本觀賞植物，在生長季節(jié)葉片呈紅色，下列關(guān)于該植物的敘述，正確的是（ ）A.紅楓葉片不含葉綠素B.紅楓葉片呈紅色是因為吸收了紅光C.紅楓葉片能吸收光能進行光合作用D.液泡中色素吸收的光能用于光合作用【答案】C【解析】紅楓葉片呈紅色是因為其液泡中含有紅色的花青素，花青素反射紅光，因此葉片呈紅色；紅楓葉片有葉綠體含葉

20、綠素，能吸收光能進行光合作用；液泡中的色素不能吸收光能用于光合作用。2. 紙層析法可分離光合色素。下列分離裝置示意圖中正確的是（ ）A B C D【答案】C【解析】根據(jù)相似相容原理，葉綠體中的色素能夠溶于有機溶劑，因此層析液是由無水乙醇等有機溶劑組成，容易揮發(fā)，因此用橡皮塞塞緊瓶口；另外有濾液細線的一端朝下，濾液細線不能觸到層析液，否則色素溶解在層析液中，使得濾紙條上得不到色素帶。3. 北方秋季，銀杏、黃櫨等樹種的葉片由綠變黃或變紅，一時間層林盡染，分外妖嬈。低溫造成葉肉細胞中含量下降最顯著的色素是（ ）A葉黃素 B花青素 C葉綠素 D胡蘿卜素【答案】C【解析】樹葉的綠色來自葉綠素，樹葉中除含

21、有大量的葉綠素外，還含有葉黃素、花青素等其它色素。進入秋季天氣漸涼，氣溫下降，葉綠素的合成受阻，樹葉中的葉綠素減少，葉黃素、胡羅卜素、花青素則會表現(xiàn)出來。鞏固（3-5題）鞏固1. 太空種菜實驗過程中發(fā)現(xiàn),生菜在紅光照射下生長得好,在藍光照射下形態(tài)舒展。下列色素中與植物葉肉細胞的光反應(yīng)無關(guān)的是（ ）A.葉綠素a B.葉綠素b C.類胡蘿卜素 D.花青素【答案】D【解析】植物中，參與光合作用的光和色素有葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素（葉黃素、胡蘿卜素）；花青素是水溶性天然色素，水果等呈色物質(zhì)大部分與之有關(guān)。2. 葉綠體中的色素為脂溶性，液泡中紫紅色的花青苷為水溶性。以月季成熟的紫紅色葉片為材料，下

22、列實驗無法達到目的的是（ ）A用無水乙醇提取葉綠體中的色素 B用水做層析液觀察花青苷的色素帶 C用質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗探究細胞的失水與吸水 D用光學(xué)顯微鏡觀察表皮細胞染色體的形態(tài)和數(shù)目【答案】D【解析】由于葉綠體中色素為脂溶性，可用無水乙醇提取，A正確；花青苷為水溶性，可用水做層析液觀察花青苷的色素帶，B正確；月季成熟的紫紅色葉片含有紫紅色的大液泡，可發(fā)生質(zhì)壁分離和復(fù)原，則可用質(zhì)壁分離和復(fù)原實驗探究細胞的失水與吸水，C正確；表皮細胞高度分化，不能分裂，不能用光學(xué)顯微鏡觀察其染色體的形態(tài)和數(shù)目，D錯誤。3. 下列用鮮菠菜進行色素提取、分離實驗的敘述，正確的是（ ）A.應(yīng)該在研磨葉片后立即加入CaC

23、O3，防止酸破壞葉綠素B.即使菜葉剪碎不夠充分，也可以提取出4種光合作用色素C.為獲得10ml提取液，研磨時一次性加入10mL乙醇研磨效果最好D. 層析完畢后應(yīng)迅速記錄結(jié)果，否則葉綠素條帶會很快隨溶液揮發(fā)消失【答案】B【解析】CaCO3可防止酸破壞葉綠素，應(yīng)在研磨時加入，A錯誤；即使菜中葉剪碎不夠充分，但色素并沒有減少，也可提取出4種光合作用色素，B正確；由于研磨時乙醇揮發(fā)，故為獲得10ml提取液，研磨時加入多于10mL乙醇，C錯誤；葉綠素條帶不會隨層析液揮發(fā)消失，D錯誤。拔高1. 關(guān)于高等植物葉綠體中色素的敘述，錯誤的是（ ）A.葉綠體中的色素能夠溶解在有機溶劑乙醇中B.構(gòu)成葉綠素的鎂可以由

24、植物的根從土壤中吸收C.通常，紅外光和紫外光可被葉綠體中的色素吸收用于光合作用D.黑暗中生長的植物幼苗葉片呈黃色是由于葉綠素合成受阻引起的【答案】C【解析】葉綠體中的色素能夠溶解在包括乙醇在內(nèi)的有機溶劑中，A項正確；鎂屬于細胞中的無機鹽范疇，可以離子狀態(tài)由植物的根從土壤中吸收，進而參與葉綠素的合成，B項正確；一般情況下，光合作用所利用的光都是可見光，可見光不包括紅外光和紫外光，C項錯誤；葉綠素的合成需要光，黑暗中生長的植物幼苗，因沒有光照而導(dǎo)致葉綠素合成受阻，使類胡蘿卜素的顏色顯現(xiàn)出來，因而葉片呈黃色，D項正確。2. 在25實驗條件下可順利完成的是（ ）A.光合色素的提取和分離 B.用斐林（本尼迪特）試劑鑒定還原糖C.大鼠神經(jīng)細胞的培養(yǎng) D.制備用于植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基【答案】A【解析】光合色素的提取和分離的原理是光合色素不溶于水而溶于有機溶劑，且不同